CN102278467A - 一种汽车变速器p挡执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车变速器P挡执行机构，包括设在变速器箱体外面的驻车电机、设在变速器箱体内的蜗轮组件、齿条组件、驻车棘轮和驻车棘爪等；齿条组件由齿条轴、驻车凸轮限位套、驻车凸轮和驻车弹簧组成；蜗轮组件由设在蜗轮轴上的蜗轮和齿轮组成，蜗轮轴的一端伸出变速器箱体并与P挡传感器连接；蜗轮组件的齿轮与齿条组件的齿条轴上的齿条部分啮合；驻车电机的输出端与一蜗杆连接，该蜗杆与蜗轮组件上的蜗轮啮合；驻车凸轮与驻车棘爪的一端紧靠，驻车棘爪另一端的棘齿与配合连接在变速器输入轴上的驻车棘轮上的齿槽对应配合。本发明的有益效果：结构简单紧凑、整体性能好，提高了汽车驻车的可靠性高；并且易于制造和控制，产生成本低。

Description

一种汽车变速器P挡执行机构

技术领域

本发明涉及一种汽车变速器驻车机构，特别是一种适用于在坡道上停车时防止汽车意外移动的汽车驻车系统。 

背景技术

汽车停靠在正常平路上时，驾驶员只需拉上手刹就能对整车起到制动作用；然而，如果汽车停靠在较陡的坡道上时，仅靠手刹就不能完全起作用了，可能会出现移动的现象。普通的手动变速器可以通过挂入挡位保证车辆不致滑动，但是对于自动变速器或者由电机驱动的变速器，就必须采取措施来防止意外情况的发生，所以需要驻车机构来实现对车轮制动。 

驻车机构是防止车辆滑行的一种安全装置，它作用于汽车变速器，将变速器的传动轴锁死，使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至是斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。因此，驻车机构广泛应用于自动变速器以及由电机驱动的变速器中。 

目前，在已经运用的汽车变速器驻车机构中，存在以下问题：驻车电机转速一般较高，不能直接将动力传递给驻车凸轮，所以需要在驻车凸轮与电机之间布置一个微小减速器，这就使得驻车电机结构复杂、精度要求高、控制难度大；有些则采用凸轮结构来驱动驻车棘爪，存在安装定位困难、驻车不可靠等问题；另外，多数驻车机构的驻车棘轮都是安装在差速器半轴上，驻车机构受到的阻力矩较大，使得驻车机构在强度方面要求较高等。综上所述，现有的驻车机构存在强度要求高，安装定位困难，控制难度大、驻车电机结构复杂、精度要求高等不足。 

发明内容

本发明针对现有驻车机构的不足，发明了一种汽车变速器P挡执行机构，该机构结构简明、使用方便、制动效果好，能增加汽车驻车的可靠性，适宜大规模推广使用。 

为实现上述目的，本发明的汽车变速器P挡执行机构及控制方式如下： 

本发明所述的一种汽车变速器P挡执行机构，包括设在变速器箱体外面的驻车电机、设在变速器箱体内的蜗轮组件、齿条组件、驻车棘轮和驻车棘爪，其特征是：

所述齿条组件由齿条轴和依次设在齿条轴光杆部分上的驻车凸轮限位套、驻车凸轮和驻车弹簧组成，驻车弹簧的一端与齿条轴中部的台阶紧靠、另一端与驻车凸轮紧靠；

所述蜗轮组件由设在蜗轮轴上的蜗轮和齿轮组成，蜗轮轴的一端伸出变速器箱体并与P挡传感器连接，该P挡传感器与挡位控制器电连接，P挡传感器通过检测蜗轮组件旋转角度来判断驻车凸轮位置，并将电压信号传递给挡位控制器，挡位控制器通过接收P挡传感器输出的电压信号来判断驻车凸轮位置，从而决定何时对驻车电机发出工作信号，以此实现对P挡的控制；蜗轮组件的齿轮与齿条组件的齿条轴上的齿条部分啮合；驻车电机的输出端与一蜗杆连接，该蜗杆与蜗轮组件上的蜗轮啮合；

所述齿条组件的驻车凸轮与驻车棘爪的一端紧靠，驻车棘爪另一端的棘齿与配合连接在变速器输入轴上的驻车棘轮外圆周上的齿槽对应配合。

所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其所述的驻车棘爪通过驻车棘爪销与变速器箱体连接的，并置于变速器箱体内，驻车棘爪销两端与箱体上的销孔配合；在棘爪销上套有一驻车棘爪回位弹簧，该驻车棘爪回位弹簧一端定位连接在驻车棘爪上、另一端定位连接在变速器箱体的圆柱孔中。 

所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其所述的驻车电机是直流有刷永磁电机。可实现正转和反转。通过控制电机的正反转实现传统拉索式驻车机构的功能，从而有效避免出现误操作后（车未静止即挂P挡）损坏变速箱或减少变速箱寿命的可能。 

所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其所述P挡传感器为角位移传感器。 

所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其所述驻车弹簧为圆柱螺旋弹簧。 

所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其所述驻车棘爪回位弹簧为扭转弹簧，安装在驻车棘爪销上，用于在退出P挡时驻车棘爪回位，同时也可防止驻车棘爪在未挂P挡时自由转动，撞击变速器内部的齿轮或者箱体内壁。 

本发明和现有技术相比具有以下优点：由于驻车电机、P挡传感器及挡位控制器均在变速器箱体外，其他机械构件在变速器箱体内，所以，结构简单紧凑、整体性能好，提高了汽车驻车的可靠性高；并且易于制造和控制，产生成本低，可大规模的推广应用。 

附图说明

图1为本发明的示意图（图中省略了变速器箱体、变速器输入轴和挡位控制器）； 

图2为图1所示汽车的驻车机构从另一角度的示意图；

图3为齿条轴的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。 

参见图1、图2和图3所示的一种汽车变速器P挡执行机构，包括设在变速器箱体外面的驻车电机13、设在变速器箱体内的蜗轮组件、齿条组件、驻车棘轮1和驻车棘爪2； 

所述齿条组件由齿条轴8和依次设在齿条轴光杆部分上的驻车凸轮限位套5、驻车凸轮6和驻车弹簧7组成，驻车弹簧7的一端与齿条轴中部的台阶紧靠、另一端与驻车凸轮紧靠；

所述蜗轮组件由设在蜗轮轴上的蜗轮10和齿轮9组成，蜗轮轴的一端伸出变速器箱体并与P挡传感器11连接，该P挡传感器与挡位控制器电连接；P挡传感器通过检测蜗轮组件旋转角度来判断驻车凸轮位置，并将电压信号传递给挡位控制器，挡位控制器通过接收P挡传感器输出的电压信号来判断驻车凸轮位置，从而决定何时对驻车电机发出工作信号，以此实现对P挡的控制；蜗轮组件的齿轮9与齿条组件的齿条轴8上的齿条部分啮合；驻车电机13的输出端与一蜗杆12连接，该蜗杆与蜗轮组件上的蜗轮10啮合；

所述齿条组件的驻车凸轮6与驻车棘爪2的一端紧靠，驻车棘爪另一端的棘齿与配合连接在变速器输入轴上的驻车棘轮1外圆周上的齿槽对应配合。

进一步，所述的驻车棘爪2通过驻车棘爪销4与变速器箱体连接的，并置于变速器箱体内，驻车棘爪销4两端与箱体上的销孔配合；在棘爪销4上套有一驻车棘爪回位弹簧3，该驻车棘爪回位弹簧一端定位连接在驻车棘爪2上、另一端定位连接在变速器箱体的圆柱孔中。当驾驶员将挡位挂入P挡后，驻车电机工作，齿条组件向前运动，驻车凸轮挤压驻车棘爪旋转，驻车棘爪上的棘齿进入驻车棘轮的齿槽内，此时驻车棘爪回位弹簧被扭转变形；当驾驶员将挡位退出P挡时，驻车电机反转，驻车凸轮脱离驻车棘爪，驻车棘爪在驻车棘爪回位弹簧的作用下脱离与驻车棘轮的啮合。 

进一步，所述的驻车电机13是直流有刷永磁电机。可实现正转和反转。通过控制电机的正反转实现传统拉索式驻车机构的功能，从而有效避免出现误操作后（车未静止即挂P挡）损坏变速箱或减少变速箱寿命的可能。 

进一步，所述P挡传感器11为霍尔式角位移传感器。 

进一步，所述驻车弹簧7为圆柱螺旋弹簧。安装在齿条组件上后驻车弹簧有一定的预紧力，当挂P挡时，若驻车棘爪未卡入驻车棘轮的齿槽中，驻车凸轮不能前进，而电机将继续工作，齿条轴将继续向前移动，此时驻车弹簧在原有预紧力的基础上进一步压缩。当车轮旋转一定角度时，驻车棘爪在驻车弹簧的作用下滑入驻车棘轮齿槽内，挂入P挡，实现锁止功能。如此设计，避免了延缓驻车时电机或其他零部件的损坏。 

进一步，所述驻车棘爪回位弹簧3为扭转弹簧，安装在驻车棘爪销上，用于在退出P挡时驻车棘爪回位，同时也可防止驻车棘爪在未挂P挡时自由转动，撞击变速器内部的齿轮或者箱体内壁。 

本发明是锁止汽车变速器的输入轴，将驻车棘轮安装在汽车变速器的输入轴上，驻车电机经过蜗轮蜗杆减速，之后齿轮和齿条将旋转运动转化为驻车凸轮的直线运动，进而推动驻车棘爪进入或退出驻车棘轮，从而实现P挡的驻车功能。驻车机构工作原理如下： 

（1）立即驻车；

当挡位挂入P挡后，驻车机构中的驻车棘爪2不经停滞的直接落入驻车棘轮1的齿槽内实现驻车功能称之为立即驻车。

当汽车停稳后，将挡位挂入P挡，挡位控制器控制驻车电机13起动，驻车电机13带动蜗杆12旋转，蜗杆12旋转带动蜗轮10旋转运动，之后齿轮9和齿条轴8将蜗轮10的旋转运动转化为直线运动。驻车弹簧7推动驻车凸轮6向前运动，驻车凸轮6对驻车棘爪2进行挤压，使得驻车棘爪2绕驻车棘爪销4旋转，驻车棘爪2进入驻车棘轮1的齿槽内。当蜗轮组件上的P挡传感器11检测到蜗轮转过的角度，将其信号传递给挡位控制器，挡位控制器发出控制指令，使驻车电机停止转动。驻车棘爪旋转使驻车棘爪回位弹簧3扭转变形。当车在斜坡上由于重力或其他外力作用时，车轮会自然缓慢的滚动，驻车棘轮1转动与驻车棘爪2相接触，当驻车棘爪2对驻车棘轮1产生的反向力矩与轿车行进过程中车轮的转动力矩相平衡时，车轮经过瞬间的减速后停止运动，实现对输入轴的锁止，完成驻车动作。 

（2）延缓驻车； 

当挡位挂入P挡后，驻车棘爪2先停止在驻车棘轮1的齿顶部位一段时间后才落入驻车棘轮1的齿槽内实现驻车功能称之为延缓驻车。

当汽车停稳后，将挡位挂入P挡，挡位控制器控制驻车电机13起动，驻车电机13带动蜗杆12旋转，蜗杆12旋转带动蜗轮组件的蜗轮10旋转运动，之后齿轮9和齿条轴8将蜗轮10的旋转运动转化为直线运动。驻车弹簧7推动驻车凸轮6向前运动，驻车凸轮6对驻车棘爪2进行挤压，使得驻车棘爪2绕驻车棘爪销4旋转，当驻车棘爪2碰到驻车棘轮1齿顶时停止运动。而与此同时齿条8继续前进，压缩驻车弹簧7，直至P挡传感器11检测到蜗轮组件转动到特定的角度，将信号传递给挡位控制器，挡位控制器发出控制指令，使驻车电机立即停止转动。当车在斜坡上由于重力或其他外力作用时，车轮会自然缓慢的滚动，驻车棘轮1齿顶转离驻车棘爪2时，驻车棘爪2受驻车凸轮6的挤压，使得其进入驻车棘轮1的棘槽内。当驻车棘爪2对驻车棘轮1产生的反向力矩与轿车行进过程中车轮的转动力矩相平衡时，车轮经过瞬间的减速停止运动，驻车动作完成，实现驻车功能。 

（3）退出P挡； 

汽车在启动前，将挡位退出P挡。挡位控制器控制驻车电机13反转，此时齿条组件后退，驻车棘爪2在驻车棘爪回位弹簧3的作用下绕驻车棘爪销4旋转，驻车棘爪2从驻车棘轮1槽内退出。当P挡传感器11检测到蜗轮转动到特定的角度，将信号传递给挡位控制器，挡位控制器控制驻车电机13停止转动，从而实现退出驻车功能。

Claims (6)

1.一种汽车变速器P挡执行机构，包括设在变速器箱体外面的驻车电机（13）、设在变速器箱体内的蜗轮组件、齿条组件、驻车棘轮（1）和驻车棘爪（2），其特征是：

所述齿条组件由齿条轴（8）和依次设在齿条轴光杆部分上的驻车凸轮限位套（5）、驻车凸轮（6）和驻车弹簧（7）组成，驻车弹簧（7）的一端与齿条轴中部的台阶紧靠、另一端与驻车凸轮紧靠；

所述蜗轮组件由设在蜗轮轴上的蜗轮（10）和齿轮（9）组成，蜗轮轴的一端伸出变速器箱体并与P挡传感器（11）连接，该P挡传感器（11）与挡位控制器电连接，蜗轮组件的齿轮（9）与齿条组件的齿条轴（8）上的齿条部分啮合；驻车电机（13）的输出端与一蜗杆（12）连接，该蜗杆与蜗轮组件上的蜗轮（10）啮合；

所述齿条组件的驻车凸轮（6）与驻车棘爪（2）的一端紧靠，驻车棘爪另一端的棘齿与配合连接在变速器输入轴上的驻车棘轮（1）外圆周上的齿槽对应配合。

2.根据权利要求1所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其特征是：所述的驻车棘爪（2）通过驻车棘爪销（4）与变速器箱体连接的，并置于变速器箱体内，驻车棘爪销（4）两端与箱体上的销孔配合；在棘爪销（4）上套有一驻车棘爪回位弹簧（3），该驻车棘爪回位弹簧一端定位连接在驻车棘爪（2）上、另一端定位连接在变速器箱体的圆柱孔中。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其特征是：所述的驻车电机（13）是直流有刷永磁电机。

4.根据权利要求1或2所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其特征是：所述P挡传感器（11）为角位移传感器。

5.根据权利要求1或2所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其特征是：所述驻车弹簧（7）为圆柱螺旋弹簧。

6.根据权利要求2所述的一种汽车变速器P挡执行机构，其特征是：所述驻车棘爪回位弹簧（3）为扭转弹簧。

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